HGF/c-Met信號途徑與腫瘤關系的研究進展

HGF/c-Met信號途徑與腫瘤關系的研究進展

賈穎，陳興國

(天津市泰達醫院，天津300457)

摘要：肝細胞生長因子(HGF)是一種能誘導多種細胞形態發生、增殖及血管發生的細胞因子，與其特異性受體c-Met結合發揮生物學作用。除參與正常的生物過程外，HGF/c-Met信號通路在腫瘤的發生、發展中有重要作用，HGF和c-Met過表達、c-Met突變與擴增造成的異常活化參與了腫瘤的侵襲和轉移。

關鍵詞：肝細胞生長因子；肝細胞生長因子受體；癌癥

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.41.042

中圖分類號：R730

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2015)41-0101-04

收稿日期：(2016-06-15) (2014-07-28)

20世紀80年代初，研究人員從大鼠血清中發現了一種新型的肝營養因子，其可刺激成年大鼠原代培養肝細胞的DNA合成與增殖，故命名為肝細胞生長因子(HGF)[1]。HGF是一種能誘導多種細胞形態發生、增殖及血管發生的細胞因子，主要由基質細胞表達，與其特異性受體c-Met結合發揮生物學作用。除參與正常的生物過程外，HGF/c-Met信號通路在腫瘤的發生、發展中起重要作用。現將HGF/c-Met信號途徑與癌癥關系的研究進展綜述如下。

1HGF/c-Met信號途徑

1.1HGF和c-Met的化學性質HGF是由α-亞基(69 kD)和β-亞基(34 kD)通過二硫鍵連接組成的二聚體分子，在聚丙烯酰胺凝膠電泳中的相對分子質量為84 kD。α-亞基和β-亞基間的切割位點序列為Arg 494-Val 495，該位點可被絲氨酸蛋白酶切割，成為成熟的HGF。成熟HGF通過α-亞基的Cys 487和β-亞基的Cys 604形成二硫鍵連接。c-Met是HGF的高親和性受體，由50 kD的α-鏈和145 kD的β-鏈組成，α-鏈暴露在細胞外，β-鏈為穿膜亞單位，具有位于胞內的酪氨酸激酶結構域。HGF主要由間充質細胞分泌，尤其是成纖維細胞和平滑肌細胞，經旁分泌的方式通過c-Met產生信號轉導，與c-Met結合后介導細胞的多種生物活性變化，包括促有絲分裂、運動、存活及形態發生等。

通信作者：陳興國

1.2HGF/c-Met信號途徑c-Met受體與HGF結合后，在酪氨酸激酶結構域的Y1234和Y1235酪氨酸殘基發生自身磷酸化，誘導激酶活性；同時，碳末端區Y1349和Y1356酪氨酸殘基磷酸化建立一個多功能對接位點，結合胞內接頭蛋白，進而募集具有Src同源區-2(SH2)結構域的胞內信號效應分子，也可結合傳遞更下游信號的其他特異性受體識別基序[2]。研究證明，完整的多功能對接位點才能介導細胞轉化以及誘導轉移的發生。

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與c-Met信號通路有關的接頭蛋白和直接激酶底物包括Grb2、Gab1、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、磷脂酶C-γ(PLCγ)、Shc、Src、Shp2、Ship1和STAT3，其中Gab1和Grb2是與受體直接結合的效應蛋白中關鍵的蛋白。通過這些接頭蛋白組成更為復雜的信號網絡，服務于HGF刺激所引起的多種類型的生物學效應。Grb2通過Y1356酪氨酸直接結合c-Met對接位點，鏈接受體至Ras/MAPK信號途徑，調控細胞周期；Gab1通過直接結合或經Grb2間接募集至c-Met，驅動上皮細胞和血管內皮細胞分支形態發生；Gab1亦可被c-Met高度磷酸化，募集更多的PI3K(PI3K也可直接通過其p85亞基直接被募集至c-Met)，促進細胞周期、抗凋亡以及增強細胞運動性[3]。

c-Met作為暴露于磷脂雙層的單一穿膜受體，可與其他酪氨酸激酶受體家族成員結合，RON與c-Met具有顯著同源性，可通過結合巨噬細胞刺激蛋白(MSP)被特異性活化。當兩者高表達時，即使缺少配體，c-Met與RON亦可結合，一種受體的活化可誘導另一受體的磷酸化。這種交互作用并不依賴于受體的碳末端對接位點，但需要RON及其酶的活性。此外，c-Met與semaphorin家族受體成員如plexin具有相似的結構，c-Met與plexin B結合后，可導致HGF非依賴性的c-Met活化及侵襲性生長[4]。

多種膜相關蛋白可與c-Met結合，調控HGF刺激的細胞信號應答。c-Met與結合素結合，可調控細胞遷移與侵襲必須的下游信號效應分子；c-Met與死亡相關受體Fas結合，可抵抗細胞凋亡；c-Met與穿膜糖蛋白CD44結合，可產生特殊的CD44亞型，驅動并增強c-Met的活化，活化的c-Met受體可通過CD44v5表達，調控角化細胞遷移[5]，而CD44v5與腎腫瘤細胞侵襲性有關。

1.3HGF/c-Met信號途徑的生理功能HGF和c-Met對正常的發育過程具有重要的影響，兩者中任一基因缺失均會導致胚胎發育致死性中斷。HGF/c-Met信號通路具有控制肝細胞增殖與存活、胎盤形成、神經系統構造、骨修復、血管發生以及從生皮肌節至骨骼肌形成靶組織的細胞遷移等作用。在成體條件突變型小鼠中下調HGF或c-Met信號可造成組織損傷后修復能力下降[6]。HGF和c-Met在成年期仍持續性表達，并且在腎臟、肝臟和心臟受損后高表達，說明HGF/c-Met具有保護組織損傷、啟動修復與再生的功能[7]。在傷口愈合模型中，HGF/c-Met信號通路啟動角質形成細胞的運動性及快速遷移[8]。c-Met特異性定位于遷移角蛋白細胞的前緣，以自分泌的方式促進傷口愈合；皮膚細胞表達功能缺失性c-Met突變受體則無法增殖并遷移至受傷區域[6]。在正常乳腺組織中，HGF主要由間質成纖維細胞產生，通過旁分泌方式刺激正常乳腺導管和小葉上皮細胞表達的c-Met受體，促進芽體延伸以及分支管的形成。

魏晉南北朝時期，“過”緊跟在別的動詞后的情況比先秦、兩漢時期大量增加，其他動詞的種類也有所增加，如“來”“行”“飛”“經”“送”等。且“過”出現在位移動詞之后，作趨向補語，表示動作行為的趨向，這是“過”由連動式虛化成前一動詞的趨向補語。但其中也有大量連動關系。

2HGF/c-Met信號途徑異常與癌癥

HGF和c-Met過表達、c-Met突變與擴增造成HGF/c-Met信號通路異常活化可導致腫瘤發生、進展以及轉移。此外，配基-受體活化回路的建立，誘導受體以旁分泌或自分泌方式持續性活化，受體過表達啟動寡聚化并相互激活，成為對低水平HGF的敏感狀態，激酶結構域活性位點突變，低氧條件誘導的信號通路活化，其他膜蛋白反式激活，以及負調控機制的缺失等條件均可導致c-Met受體的組成性活化。在許多人類原發腫瘤如胃癌與食管癌、髓母細胞瘤以及具有獲得性表皮生長因子抑制劑耐受的非小細胞肺癌中，均發現c-Met擴增[9]。結直腸癌患者肝轉移較原發腫瘤具有更高比例的c-Met擴增。與c-Met信號途徑在器官發生中的功能一致，致癌性c-Met信號途徑可促進HGF調控的上皮與間質細胞類型間的轉換，表現為蛋白酶產量增加并伴隨細胞解離與運動性增強，促進經細胞外基質侵襲能力，啟動腫瘤侵襲與轉移。相反，在高表達c-Met的腫瘤細胞中，沉默c-Met可抑制小鼠模型腫瘤生長與轉移，并消退已有的轉移灶[10]。此外，低氧可上調培養細胞和小鼠腫瘤模型的c-Met表達及HGF信號，血管內皮細胞中HGF/c-Met信號途徑可刺激腫瘤血管發生，促進由于低氧造成生長限制的腫瘤的生長并可獨立地加速腫瘤轉移。

2.1HGF與c-Met高表達與癌癥在很多種癌癥中已發現HGF過表達，如肺癌、乳腺癌、胃癌、結腸癌、頭頸部腫瘤、肝癌等[11]。血清HGF水平增高是一些癌癥預后不良的因素之一。肺癌HGF高表達已證實是表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑(EGFR-TKIs)耐受的因素之一。骨肉瘤、腎癌、卵巢癌、肝細胞癌、非小細胞肺癌、胃癌、胰腺癌、前列腺癌和侵襲性乳腺癌等多種實體瘤中均已報道c-Met表達增高[12]。c-Met受體過表達與腫瘤的強侵襲表型及預后不良有關。在無基因擴增或突變時，c-Met過表達可由原癌基因Ras、Ret或Ets等的活化而驅動。Ets與細胞侵襲性生長有關，而c-Met啟動子具有Ets轉錄因子家族成員潛的4個結合位點。在結直腸癌中Wnt/β-catenin級聯反應導致c-Met受體過表達并組成性活化[13]。而在乳腺中，c-Met表達從正常乳腺、良性乳腺增生、原位導管癌呈梯度增加，在侵襲性癌中則呈過表達。在實驗室模型中c-Met過表達造成組成性c-Met酶活性刺激更多的c-Met轉錄，導致旁分泌正反饋回路支持癌細胞的增殖與散播。在乳腺癌、膠質母細胞瘤、骨肉瘤和橫紋肌肉瘤中均發現存在自分泌反饋回路。同樣，人和小鼠細胞系中c-Met和HGF共表達可促進無胸腺裸鼠轉移性腫瘤的形成，而HGF高表達轉基因小鼠傾向于多種類型腫瘤的發生與轉移。

2.2c-Met突變與癌癥在遺傳性和散發性乳頭狀腎細胞癌、小兒肝癌、頭頸部鱗狀細胞癌中均發現了酪氨酸激酶結構域的c-Met激活突變。在胃癌、乳腺癌、胸膜間皮瘤和小細胞肺癌中則發現c-Met近膜區或Sema結構域突變。基于細胞水平的研究發現，不同突變型c-Met的激酶活性不受調控，顯示這些突變具有不同的生物學效應。如乳頭狀腎細胞癌相關突變D1228H/N與M1250T可增強c-Met激酶活性、Ras信號途徑活化與集落形成，而L1195V與Y1230C則可更有效地活化PI3K、促進細胞存活、軟瓊脂克隆形成以及基質侵襲等[14]。在遺傳性癌癥中，含有c-Met基因座的7號染色體三體性常與單等位基因c-Met激活突變有關，提示腫瘤發生需要突變型c-Met的復制。在動物模型中，具有c-Met激活突變的腫瘤具有突變型c-Met等位基因的復制，且這些腫瘤往往發生轉移[15]。已有研究證實，在非小細胞肺癌來源細胞系、12.5%的小細胞肺癌以及8%的肺腺癌組織樣本中，胞外Sema結構域(E168D、L229F、S323G與N375S)以及近膜結構域(R988C、T1010I、S1058P與外顯子14缺失)編碼區發生了變異，這些突變有一部分可在培養細胞中刺激增殖能力、運動性和侵襲力[16]。c-Met的1003位酪氨酸在HGF結合時發生磷酸化并募集c-Cb1，導致c-Met泛素化降解，而在c-Met近膜區結構域突變種缺失外顯子14則造成Y1003位酪氨酸缺失，導致c-Met在細胞表面積累及持續性HGF刺激信號，引起轉化活性與致瘤性的增強[17]。近膜區突變R988C與T1010I在腫瘤發生中的作用是一個存在爭議的課題。T1010I是一種罕見的多態性現象，盡管其并不刺激NIH3T3細胞在軟瓊脂中的生長，但該突變較野生型c-Met在無胸腺裸鼠中的成瘤能力更強，并造成細胞骨架功能的改變[18]。Tyner等[19]發現，在多種類型的惡性腫瘤及未罹患癌癥的個體中均存在這種突變，推測R988C與T1010I多態性突變與某種促增殖的致癌基因共同存在時，可能使個體更易罹患癌癥。新型錯義突變P1009S位于編碼c-Met近膜區的外顯子14，可造成軟瓊脂中克隆形成以及無胸腺裸鼠腫瘤發生。當c-Met中酪氨酸激酶結構域突變時可造成組成性激活，而經HGF處理的P1009S c-Met突變較野生型c-Met磷酸化的時間更長(24～48 h)，但卻不是組成性激活。說明在受體活化劑酪氨酸磷酸化后的c-Met下調可能被這種突變破壞。總體來說，c-Met突變的發生率較腫瘤中其他HGF/c-Met信號途徑活化機制低，盡管如此，c-Met突變為HGF/c-Met信號途徑致癌提供了有力證據，并可能使患者從針對c-Met的治療中獲益[20]。

3HGF/c-Met信號途徑與EGFR-TKI耐受

HGF/c-Met信號途徑與EGFR和KRAS信號途徑交互影響，對EGFR抑制劑具有固有或獲得性耐受的非小細胞肺癌等特定類型癌癥的分子發病機制發揮重要作用。在10%～30%的非小細胞肺癌中具有EGFR激活突變(外顯子19缺失或外顯子21中L858R點突變)，并對EGFR-TKIs如吉非替尼和埃羅替尼具有良好的應答性[21]，然而許多非小細胞肺癌患者在6個月至1年后對EGFR-TKIs產生耐受性。c-Met擴增是EGFR-TKIs耐受的主要機制，另外一種機制為HGF高表達[22]。Kobayashi等[23]報道，EGFR外顯子20的突變(T790M)是EGFR-TKIs耐受的機制之一。在近期的分析中發現，來自23例EGFR-TKIs耐受患者的腫瘤標本中，具有T790M突變12例(52%)、c-Met擴增2例(9%)、HGF高表達14例(61%)。因此，HGF/c-Met信號途徑的活化可能有利于EGFR-TKIs耐受的獲得[24]。HGF高表達在EGFR-TKIs耐受的獲得中具有三種功能：①HGF活化c-Met，從而活化Gab1/PI3K/Akt信號途徑，存活信號途徑通過這些替代途徑發揮作用，誘導EGFR-TKIs耐受；②高HGF水平可刺激具有c-Met擴增細胞亞群的生長，臨床實驗中具有EGFR激活突變的HCC827肺癌細胞在HGF與EGFR-TKIs存在時，具有c-Met擴增的細胞亞群的生長受到刺激[25]；③高HGF水平是T790M突變腫瘤對下一代EGFR-TKIs，如不可逆EGFR-TKIs或突變體EGFR選擇性TKIs產生耐受的一個影響因子，在一項涉及肺癌細胞系的研究中發現，HGF可誘導腫瘤細胞對吉非替尼和埃羅替尼的耐受，亦可誘導對下一代EGFR-TKIs耐受。HGF誘導的EGFR-TKIs耐受能夠被HGF/c-Met抑制劑克服。c-Met抑制劑E7050是一種ATP競爭性小分子化合物在無細胞系統中對c-Met的IC50為23 nM。吉非替尼可強烈抑制具有EGFR激活突變的PC-9和HCC827細胞，加入HGF導致這些細胞產生耐受，而這種耐受可被E7050逆轉。在動物模型中，將可產生HGF的人MRC-5成纖維細胞與PC-9細胞一起皮下接種，與E7050共同治療可逆轉由于MRC-5細胞產生HGF造成的吉非替尼耐受，且該治療具有腫瘤縮小功能。

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2015年第55卷37期“氧化苦參堿對H9c2細胞氧化應激損傷的保護作用及其機制”一文的作者姓名為趙洋，作者單位郵編為712000。特此更正。

本刊編輯部